EP4672522A1 - Funktionsgebäude für stromschaltanlagen - Google Patents

Funktionsgebäude für stromschaltanlagen

Info

Publication number
EP4672522A1
EP4672522A1 EP25186027.6A EP25186027A EP4672522A1 EP 4672522 A1 EP4672522 A1 EP 4672522A1 EP 25186027 A EP25186027 A EP 25186027A EP 4672522 A1 EP4672522 A1 EP 4672522A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
functional building
pressure relief
pressure
intermediate floor
electrical switchgear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP25186027.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Holger Rieth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Holzbau Dawen GmbH
Original Assignee
Holzbau Dawen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Holzbau Dawen GmbH filed Critical Holzbau Dawen GmbH
Publication of EP4672522A1 publication Critical patent/EP4672522A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B7/00—Enclosed substations, e.g. compact substations
    • H02B7/06—Distribution substations, e.g. for urban network
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H5/00—Buildings or groups of buildings for industrial or agricultural purposes
    • E04H5/02—Buildings or groups of buildings for industrial purposes, e.g. for power-plants or factories
    • E04H5/04—Transformer houses; Substations or switchgear houses
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B13/00—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle
    • H02B13/02—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle with metal casing
    • H02B13/025—Safety arrangements, e.g. in case of excessive pressure or fire due to electrical defect

Definitions

  • the present invention relates to a functional building for electrical switchgear, wherein the functional building has a foundation and an enclosure with walls and a ceiling, within which the line connections and the electrical switchgear are arranged.
  • a functional building can be a high-voltage/low-voltage or a low-voltage/high-voltage substation.
  • the substation may contain transformers, in particular transformers for converting medium voltage to low voltage or low voltage to high voltage.
  • Electrical switchgear is used for the distribution, control, and protection of electrical energy.
  • switches, fuses, and circuit breakers regulate the flow of electricity. Due to the high voltages and currents within electrical switchgear, there is a risk of short circuits. These can occur particularly when switching circuits on or off. During such short circuits, arcing can occur inside the switchgear. This arcing can cause a gas explosion with a pressure wave and heavy smoke, posing a significant danger to people both inside and outside the building. Supply lines can be routed into the electrical switchgear from below.
  • an arc fault test is performed in accordance with EN 62271:202. During this test, a short circuit of 24 kV and 20 kA is generated in the medium-voltage system of the functional building for one second. This results in an arc and plasma gases with temperatures of up to 20,000 degrees Celsius within the system. The resulting heat and plasma create pressure that must be dissipated from the medium-voltage system.
  • This test serves to demonstrate personal safety, ensuring that persons outside the building are protected from the risk of electric shock. The building and its contents must not be endangered. In particular, the pressure wave should be diverted as much as possible to reduce the impact on people inside the building and to avoid the risk of passersby being hit by the pressure wave or flying debris.
  • the patent specification AT 36227 B This describes a lightweight metal transformer station.
  • the transformer station has a metal profile frame with rigid infill panels that are firmly connected by welding.
  • the patent specification DD 238 887 A1 Disclosure reveals an electrical switchgear of cellular design in an arc-protected configuration.
  • the switchgear includes partitioned, arc-protected compartments for housing equipment.
  • the partition walls required to create these compartments are made of metal mesh elements.
  • the patent specification DE 23 01 149 C3 This concerns a transportable enclosure for transformer substations to be installed outdoors.
  • the transportable enclosure has a horizontal roof which, together with two vertically adjoining wall sections, is manufactured in one piece from concrete, with the free corners of the horizontal roof sections connected by a separately manufactured edge post. Opposing surfaces of the edge post and the horizontal roof are separated from each other by an expansion joint filled with an elastic compound.
  • the explanatory notes DE 21 41 499 B2 This describes a ventilated enclosure for transformers. At least one wall is formed, at least partially, from strips that are spaced apart and parallel to each other.
  • the EP 2 923 015 B1 Disclosing a transfer station for feeding in locally supplied electrical energy, with an enclosure.
  • the enclosure comprises a first, accessible room and a second room connected to the outside world by means of an exhaust duct.
  • the exhaust duct extends from the second room through a penetration opening into the first room and through the first room, and It is led out of a side or ceiling wall of the enclosure from the first room.
  • a transportable room module in the form of a partially sunken, walk-in substation containing a transformer room and rooms for voltage equipment, which has front and side walls cast onto a base plate and at least one roof plate placed on top of these, wherein at least one of the walls has a recess for a ventilation door or similar closing element of the substation room.
  • the DE 35 11 962 A1 describes a small, non-walk-in station suitable for placement at consumer hotspots.
  • the DE 10 2012 221 498 A1 This concerns a transfer station for feeding in electrical energy and a wind farm with such a transfer station.
  • the DE 30 14 483 A1 describes an electrical substation at risk of explosion.
  • a disadvantage of conventional transformer stations is that they are largely made of metal or reinforced concrete. Their production consumes large amounts of energy and emits significant quantities of CO2 . Furthermore, conventional transformer stations are heavy and difficult to transport to their installation site.
  • the object of the present invention is to improve known transformer substations.
  • the object of the invention is to increase safety in the event of an arc flash.
  • the problem is solved in a functional building according to the preamble of claim 1 by connecting a vertical pressure relief channel to the exterior of the functional building via a pressure relief flap, wherein the pressure relief flap opens at an angle of less than 90° to the vertical when a certain pressure is exceeded. opens..
  • the pressure relief valve is preferably located laterally at the upper end of the vertical pressure relief duct. Under normal operating conditions, the pressure relief valve is closed. In the event of an arc fault, the pressure relief valve can open and release pressure and gases to the outside.
  • the pressure relief valve is attached to the outside of the functional building and connected to the vertical pressure relief duct. The valve opens at a defined pressure.
  • the valve can be held closed, for example, by magnets or springs. Alternatively, the pressure relief valve can be held closed with a plastic screw.
  • the valve's design prevents water from entering from the outside when closed.
  • the pressure relief valve opens when the pressure rises above the defined opening pressure.
  • the pressure relief valve opens around a pivot axis at its lower edge. The opening angle is less than 90°.
  • the escaping hot gases are directed upwards and discharged.
  • the use of a side-mounted pressure relief vent increases the safety of passersby, as the hot gases can be released upwards in a controlled and targeted manner at an angle of less than 90°.
  • the design eliminates the risk of the pressure relief vent being torn from the building by the sudden opening, thus preventing endangering passersby in the immediate vicinity.
  • Positioning the pressure relief vent laterally on the building is also advantageous because it avoids leakage problems that can occur with a pressure relief vent located in the roof.
  • a preferred embodiment of the invention consists in the pressure relief valve opening at an angle of less than 60° to the vertical when a certain pressure is exceeded.
  • a further embodiment of the invention consists in the provision of means for retaining the pressure relief valve.
  • the means for restraining the pressure relief valve can be guide plates arranged laterally on the valve.
  • these guide plates prevent hot gases from escaping laterally and ensure strict gas flow to avoid injuring bystanders.
  • the guide plates can have curved elongated slots for additional connection of the pressure relief valves to the
  • the valve features a vertical pressure relief channel. Connection can be made by screwing.
  • the pressure relief flap can be protected against tearing out during explosive opening by the guide plates.
  • the elongated holes can act as a stop for the opening angle of the pressure relief flap.
  • a preferred embodiment of the invention consists in the enclosure being made of wood.
  • the enclosure is made entirely of wood.
  • the enclosure can be placed on top of the foundation. It can be made of solid wood or a timber frame construction.
  • the enclosure can be securely connected to the foundation using threaded rods. For this purpose, pockets can be milled into the wood into which the threaded rods are screwed using washers and appropriate nuts.
  • a sealing strip can be inserted between the enclosure and the foundation to prevent insects from entering.
  • the walls of the enclosure can be screwed together. Necessary openings can be milled directly or constructed structurally.
  • the roof can be made of solid wood and connected to the walls using timber connectors and threaded rods. Alternatively, the roof can consist of a single piece of cross-laminated timber (CLT). It can be placed on the walls of the enclosure in one piece. The necessary slope for rainwater runoff can be milled directly into the wood. This eliminates the need for additional structures to create the slope.
  • a membrane can be fully bonded to the milled roof element. Aluminum profiles can be mounted on the sides of the roof to form a drip edge. The membrane can then be bonded to these aluminum profiles. This provides a permanent seal for the roof.
  • Wood is an elastic building material. In the event of a pressure increase, wood is significantly more elastic than concrete and can withstand such an increase without damage. Concrete, on the other hand, is very hard and brittle and tends to crack at its weakest point. Wood is hygroscopic, absorbing and releasing moisture. This ensures more consistent climatic conditions in the functional building, which houses technical equipment. Another advantage of wood is its poor thermal conductivity. Combined with its hygroscopic properties, this prevents condensation, as the dew point is not reached. This, in turn, contributes to the operational reliability of the electrical switchgear.
  • the CO2 footprint of the functional building can be advantageously reduced when wood is used.
  • the amount of building material used can be significantly reduced compared to functional buildings made of concrete. CO2 emissions are also reduced due to the lower weight of the materials during transport to the construction site.
  • a preferred embodiment of the invention consists in the functional building having an intermediate floor, wherein the electrical switchgear is arranged on the intermediate floor, wherein the intermediate floor is made of wood, wherein the intermediate floor together with the foundation forms a cavity, wherein the cavity is in fluid communication with a vertical pressure relief channel.
  • a vertical pressure duct is connected to the intermediate floor.
  • This vertical pressure duct is made of materials such as wood or metal.
  • the upper part of the vertical pressure relief duct which runs through the space enclosed by the housing above the intermediate floor, can be completely closed off from the surrounding space and screwed to the walls of the housing.
  • the vertical pressure relief duct is preferably closed at the end to prevent uncontrolled pressure escape into the space.
  • the vertical pressure relief duct can have a lateral outlet to the outside in its upper section. This lateral outlet advantageously avoids potential weak points in the roof that would arise from venting the hot gas through the roof.
  • One of the enclosure's support walls can have a cutout for the vertical pressure duct. This cutout can be sealed using appropriate mounting rails on the pressure duct.
  • the foundation serves to route cables through corresponding cable entries in its outer wall, which are sealed watertight.
  • the foundation may include a basement with basement walls.
  • the foundation is constructed, for example, of waterproof reinforced concrete.
  • the basement may be designed in the form of a basin.
  • Anchor rails can be cast into the foundation to secure load-bearing elements, offering a high degree of flexibility in their attachment.
  • Threaded sleeves can be attached to the edge of the foundation, for example, cast in place, to create a force-fit connection with the above-ground enclosure via threaded rods that are screwed into the sleeves.
  • the intermediate floor is made of wood. It is spaced from the foundation to create a cavity. This intermediate floor serves as a base for electrical switchgear, such as medium-voltage systems. Surprisingly, tests have shown that, contrary to common practice, the intermediate floor does not need to be made of reinforced concrete to withstand the pressure generated during arc flash tests.
  • the combination of the foundation and the intermediate floor advantageously acts as a pressure unit, with the pressure being released to the outside via the vertical pressure relief channel.
  • This system can be used for all medium-voltage systems that are discharged downwards, ensuring the necessary pressure relief and personnel safety. In particular, the system can be used for medium-voltage systems that are open at the bottom.
  • the medium-voltage system can be positively connected to the intermediate floor, for example, with bolts.
  • the intermediate floor can have openings for the discharge of the medium-voltage systems.
  • the pressure is advantageously released downwards from the medium-voltage system.
  • the pressure release in the operator's room is prevented, thus increasing the safety of the operators in the functional building.
  • the enclosure on the foundation is no longer subject to pressure, allowing for the use of lighter structures.
  • the electrical switchgear is protected from external influences and unauthorized access by the enclosure. Pressure is released to the outside through the vertical pressure relief channel.
  • This design allows the enclosure, which rests on the foundation, to be less robust in terms of pressure resistance.
  • the enclosure can therefore be made of lighter materials, eliminating the need for a construction made of pressure-resistant reinforced concrete. Pressure relief is advantageously controlled through the cavity and the vertical pressure relief channel.
  • the door of the functional building can be made of metal, for example aluminum or steel, and may have two ventilation grilles. These grilles allow for passive ventilation of the building's interior.
  • the door may be equipped with a triple locking mechanism to prevent it from bursting open in the event of pressure buildup inside.
  • One embodiment of the invention consists in the fact that a transformer is arranged in the functional building.
  • the roof is designed as a single piece, it can be lifted off to allow for particularly easy replacement of the transformers, for example in the event of a defect.
  • the transformer can advantageously be positioned or lifted using a crane.
  • the functional building does not contain a transformer or that the transformer is located in a separate area.
  • the functional building may also contain inverters and/or rectifiers.
  • the functional building may include an energy storage system to compensate for grid fluctuations.
  • One embodiment of the invention consists in the intermediate floor having a central aisle and at least one floor element, wherein the central aisle is removable, and the switchgear and/or transformers are to be placed on the floor elements.
  • the intermediate floor can, for example, be custom-made from two solid wood panels. This advantageously ensures a high degree of floor density and stability, both from pressure loads and from the loads caused by the installation of electrical switchgear.
  • the intermediate floor and its foundation form a pressure chamber into which the electrical switchgear mounted on the intermediate floor is relieved of pressure.
  • the intermediate floor is made of wood and is divided into several elements. These elements can comprise one or more floor sections for mounting electrical switchgear and one or more elements of a central aisle.
  • the central aisle can consist of composite wood panels and be detachably connected to each other and to the floor sections for mounting electrical switchgear using screw connections. For example, the central aisle can be screwed to the floor sections.
  • the central aisle can consist of several highly stable wood composite panels and is Fully removable to allow for barrier-free and easy maintenance in the basement.
  • the panels of the central aisle can be screwed to the floor elements on the left and right using threaded screws and T-nuts.
  • the panels of the central aisle can also be screwed together at the butt joints.
  • the floor elements are preferably manufactured as a single piece of wood.
  • the recesses for cable entries, the holes for mounting the electrical switchgear, and the cutouts for the switchgear pressure relief vents are precisely milled into the floor elements.
  • the foundation includes a basement with basement walls
  • the floor elements can be flush with the basement edge.
  • the floor elements can be placed on angle brackets at this edge and screwed to them from below to prevent lifting under pressure.
  • the angle brackets can, in turn, be screwed to anchor rails embedded in the basement walls of the foundation and connected to the foundation.
  • the floor elements Towards the central aisle, the floor elements can be milled out to the height of the aisle's slabs. This ensures a level transition.
  • the milled-out section also acts as a sealing surface in the event of a sudden pressure increase, creating a tight seal.
  • the angle irons can be continuous and can be screwed to the inner walls of the foundation via the anchor rails. Additionally, the anchor rails can be bonded to the foundation wall to prevent water from seeping behind the angle irons.
  • the angle irons preferably have pre-drilled holes in their legs for the corresponding screw connection of the supporting base elements. This design advantageously prevents pressure from escaping between the angle irons and the support elements.
  • Another embodiment of the invention consists in the fact that a sensor is arranged in the area of the intermediate floor.
  • the sensors can be placed in the cavity between the foundation and the An intermediate floor can be installed.
  • the sensor can monitor humidity, temperature, and/or pressure, or detect water ingress or transformer oil leakage. Sensors for detecting unauthorized entry into the building are also conceivable.
  • the sensor for detecting escaping gas could, for example, be designed to detect sulfur hexafluoride.
  • the sensor data can be transmitted to a monitoring station.
  • the sensors offer the advantage of early detection of potential malfunctions.
  • Another embodiment of the invention consists in a perforated metal sheet being arranged between the cavity and the vertical pressure relief channel.
  • the vertical pressure relief channel is tightly connected to the intermediate floor.
  • the section of the vertical pressure relief channel below the intermediate floor can consist of a perforated metal sheet, such as a perforated sheet or expanded metal.
  • the perforated metal sheet advantageously reduces the temperature of the pressurized gas escaping during an arc fault. Parts ejected from the electrical switchgear during the arc fault are captured and retained by the perforated metal sheet.
  • the free cross-section of the perforated metal sheet is preferably at least twice as high as the free cross-section of the vertical pressure relief channel so that the hot gases can escape unhindered into the vertical pressure relief channel and the pressure in the intermediate floor is reduced.
  • Another embodiment of the invention consists in the fact that the vertical pressure relief channel is connected to the exterior of the functional building via a pressure relief flap.
  • the vertical pressure relief channel has a guide plate.
  • the baffle plate allows the pressure in the vertical pressure relief channel to be redirected to the pressure relief flap.
  • the pressure can be deflected laterally away from the roof to prevent damage to the roof caused by back pressure.
  • the baffle plate can be semicircular and connected to the upper section of the vertical pressure relief channel.
  • the functional building has at least one charging station for an electric vehicle.
  • This can be either a charging station for a car or a charging station for a truck.
  • a charging station for a car
  • a charging station for a truck The combination of a charging station with a functional building that integrates a transformer is technically advantageous.
  • the at least one charging station can be located on the outside of the functional building.
  • the building preferably has a concrete basement.
  • the charging station is preferably mounted on the concrete basement of the building, and the charging station's cabling can be completely pre-installed upon delivery of the building, which significantly speeds up the installation process.
  • the Figures 1 to 3 depict a functional building for electrical switchgear. In particular, they show a transformer station for a medium-voltage system.
  • the functional building has a foundation 9.
  • Foundation 9 consists of a concrete base with a basement. Sealable openings for supply lines can be provided in foundation 9. Foundation 9 can be made of waterproof reinforced concrete.
  • An intermediate floor 3 is arranged above the foundation 9.
  • the intermediate floor 3 can be bolted to the foundation 9 using brackets.
  • the intermediate floor 3 can be constructed in one piece or in multiple pieces.
  • the intermediate floor 3 is made of wood.
  • the intermediate floor 3 can have a removable central aisle and a floor element for accommodating electrical switchgear 1.
  • the electrical switchgear 1 can be medium-voltage switchgear.
  • the electrical switchgear 1 is protected from external influences by an enclosure consisting of walls 7 and a ceiling 8.
  • the enclosure is made of solid wood or a wooden structure.
  • the foundation 9 and the intermediate floor 3 form a cavity 2 as a pressure unit. In the event of an arc fault, the pressure is released via the cavity 2. The direction of gas flow is indicated by arrows.
  • the cavity 2 is connected to a vertical pressure relief channel 5 via a perforated metal sheet 4.
  • the vertical pressure relief channel 5 is connected to a wall 7 of the enclosure.
  • a semicircular guide plate is arranged at the upper end of the vertical pressure relief channel 5.
  • the semicircular guide plate directs the pressure to the outside through a pressure relief flap 6.
  • the pressure relief flap 6 is arranged laterally on the vertical pressure relief channel 5.
  • the pressure relief flap 6 opens at an angle of 60° to the vertical when the pressure increases. In normal operation, the
  • Pressure relief flap 6 is held closed by magnets or springs.
  • FIG. 5 Figure 8 shows the integration of charging stations into the functional building.
  • two charging stations are positioned to the side of the functional building, mounted on the concrete basement of the building.
  • the cabling for the charging stations can be completely pre-installed upon delivery of the functional building, which significantly speeds up the installation process.
  • the Fig. 6 and 6a Figure 5 shows the pressure relief channel 5 and the pressure relief flap 6. It is clearly visible that a perforated metal plate 4 is arranged at the lower end of the pressure relief channel 5, preventing the entry of particles larger than the mesh size into the pressure relief channel 5.
  • the pressure relief channel 5 extends vertically upwards.
  • the pressure relief flap 5 is arranged laterally. At a certain pressure on the side of the functional building, the flap opens upwards at an angle of approximately 60° and releases the pressure to the surrounding environment.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Patch Boards (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Funktionsgebäude für Stromschaltanlagen (1), wobei das Funktionsgebäude ein Fundament (9) und eine Umhausung mit Wänden (7) und einer Decke (8) aufweist, innerhalb welcher die Leitungsanschlüsse und die Stromschaltanlagen (1) angeordnet sind. Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass ein vertikaler Druckentlastungskanal (5) über eine Druckentlastungsklappe (6) mit dem Äußeren des Funktionsgebäudes verbunden ist, wobei die Druckentlastungsklappe (6) bei Überschreiten eines bestimmten Drucks im Winkel von weniger als 90° zur Vertikalen öffnet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Funktionsgebäude für Stromschaltanlagen, wobei das Funktionsgebäude ein Fundament und eine Umhausung mit Wänden und einer Decke aufweist, innerhalb welcher die Leitungsanschlüsse und die Stromschaltanlagen angeordnet sind.
  • Funktionsgebäude für Stromschaltanlagen werden im Bereich der Mittelspannung und der Niederspannung verwendet. Beispielsweise kann das Funktionsgebäude eine Hochspannungs-/Niederspannungs- oder eine Niederspannungs-/Hochspannungs-Station sein. Die Station kann dabei Transformatoren, insbesondere Transformatoren zur Umwandlung von Mittelspannung in Niederspannung oder von Niederspannung in Hochspannung aufweisen.
  • Stromschaltanlagen werden bei der Verteilung, Kontrolle und Sicherung elektrischer Energie verwendet. Innerhalb von Stromschaltanlagen wird mit Schaltern, Sicherungen und Leistungsschaltern der Stromfluss reguliert. Wegen der hohen Spannungen bzw. Ströme in den Stromschaltanlagen besteht das Risiko von Kurzschlüssen. Diese können insbesondere beim Zu- oder Abschalten von Stromkreisen entstehen. Dabei ist es möglich, dass Lichtbögen im Inneren der Stromschaltanlage gebildet werden. Diese Lichtbögen können eine Gasexplosion mit Druckwelle und starker Rauchentwicklung verursachen, die für Personen in dem Funktionsgebäude und außerhalb des Funktionsgebäudes eine große Gefahr darstellen. Die Zuleitungen können von unten in die Stromschaltanlagen geführt werden.
  • Bei gattungsgemäßen Funktionsgebäuden für Mittelspannungsanlagen wird ein Störlichtbogentest gemäß EN 62271:202 durchgeführt. Dabei wird in der Mittelspannungsanlage des Funktionsgebäudes ein Kurzschluss mit 24 kV und 20 kA für eine Sekunde erzeugt. Dies führt zu einem Lichtbogen und Plasmagasen mit Temperaturen von bis zu 20.000 Grad Celsius in der Anlage. Durch die entstehende Hitze und das Plasma entsteht Druck, der aus der Mittelspannungsanlage abgeleitet werden muss. Diese Prüfung dient dem Nachweis des Personenschutzes, um sicherzustellen, dass Personen außerhalb des Funktionsgebäudes sowie in dem Funktionsgebäude nicht gefährdet werden. Insbesondere sollte die Druckwelle möglichst derart abgeleitet werden, um die Belastung der Personen in dem Funktionsgebäude zu reduzieren und die Gefahr für Passanten von der Druckwelle oder fliegenden Teilen erfasst zu werden, zu vermeiden.
  • Entsprechende Funktionsgebäude sind bekannt.
  • Die Patentschrift AT 36227 B beschreibt eine Trafostation in Leichtbauweise aus Metall. Die Trafostation weist ein Metallprofilgerippe mit formsteifen Füllblechen, die durch Schweißung fest verbunden sind, auf.
  • Die Patentschrift DD 238 887 A1 offenbart eine elektrische Schaltanlage der Zellenbauweise in lichtbogengeschützter Ausführung. In der Schaltanlage sind abgeteilte, lichtbogengeschützte Räume zur Unterbringung von Betriebsmitteln vorgesehen. Die zur Bildung der abgeteilten Räume erforderlichen Trennwände sind aus Metallgitterelementen gebildet.
  • Die Patentschrift DE 23 01 149 C3 betrifft ein transportables Gehäuse für im Freien aufzustellende Transformatorstationen. Das transportable Gehäuse weist eine waagerechte Decke auf, die zusammen mit zwei senkrecht an sie anschließenden Wandteilen einstückig aus Beton hergestellt ist, wobei die freien Ecken der waagerechten Decken durch einen getrennt hergestellten Kantenpfosten verbunden sind. Einander gegenüberliegenden Flächen des Kantenpfostens und der waagerechten Decke sind durch eine mit einer elastischen Masse gefüllte Dehnungsfuge voneinander getrennt.
  • Die Auslegeschrift DE 21 41 499 B2 beschreibt ein belüftbares Gehäuse für Transformatoren. Wenigstens eine Wand ist zumindest teilweise aus im Abstand von- und parallel zueinander liegenden Leisten gebildet.
  • Die EP 2 923 015 B1 offenbart eine Übergabestation zur Einspeisung lokal bereitgestellter elektrischer Energie mit einer Umhausung. Die Umhausung weist einen ersten, begehbaren Raum und einen zweiten, mittels einer Abluftleitung mit der Außenwelt verbundenen Raum auf. Die Abluftleitung erstreckt sich von dem zweiten Raum aus durch eine Durchführungsöffnung in den ersten Raum hinein und durch den ersten Raum hindurch, und ist aus einer Seiten- oder Deckenwandung der Umhausung aus dem ersten Raum herausgeführt.
  • Aus der DE 100 09 013 A1 ist eine transportable Raumzelle in Form einer teilweise in Erdreich abgesenkten, einen Umspannraum für einen Transformator sowie Räume für Spannungsanlagen enthaltenden begehbaren Umspannstation, die an eine Bodenplatte angegossene Front- und Seitenwände und wenigstens eine auf diese aufgesetzte Dachplatte aufweist, wobei in zumindest einer der Wände eine Ausnehmung für eine Lüftertür oder dergleichen Verschließelement des Umspannraums vorgesehen ist.
  • Die DE 35 11 962 A1 beschreibt eine nicht begehbare Kleinstation, die sich für die Aufstellung an Verbraucherschwerpunkten eignet.
  • Die DE 10 2012 221 498 A1 betrifft eine Übergabestation zur Einspeisung elektrischer Energie sowie einen Windanlagenpark mit einer solchen Übergabestation.
  • Aus der DE 298 10 896 U1 ist eine elektrische Umspannstation bekannt.
  • Die DE 30 14 483 A1 beschreibt eine explosionsgefährdete elektrische Netzstation.
  • Nachteilig an den bekannten Trafostationen ist, dass diese zum großen Teil aus Metall oder Stahlbeton hergestellt sind. Dabei werden bei der Herstellung große Mengen an Energie verbraucht und erhebliche Mengen von CO2 emittiert. Zudem weisen die bekannten Trafostationen ein hohes Gewicht auf und lassen sich nur aufwendig zu ihrem Aufstellort transportieren.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die bekannten Trafostationen zu verbessern. Insbesondere besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die Sicherheit bei dem Auftreten eines Störlichtbogens zu erhöhen.
  • Die Aufgabe wird bei einem Funktionsgebäude gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass ein vertikaler Druckentlastungskanal über eine Druckentlastungsklappe mit dem Äußeren des Funktionsgebäudes verbunden ist, wobei die Druckentlastungsklappe bei Überschreiten eines bestimmten Drucks im Winkel von weniger als 90°zur Vertikalen öffnet..
  • Die Druckentlastungsklappe ist bevorzugt seitlich am oberen Ende des vertikalen Druckentlastungskanals angeordnet. Im Normalbetrieb ist die Druckentlastungsklappe geschlossen. Bei dem Auftreten eines Störlichtbogens kann sich die Druckentlastungsklappe öffnen und Druck und Gase nach außen leiten. Die Druckentlastungsklappe ist außen an dem Funktionsgebäude befestigt und mit dem vertikalen Druckentlastungskanal verbunden. Die Klappe öffnet bei einem definierten Druck. Die Klappe kann beispielsweise mit Magneten oder Federn geschlossen gehalten. Die Druckentlastungsklappe kann mit einer Kunststoffschraube geschlossen gehalten werden. Die Konstruktion der Klappe verhindert, dass im geschlossenen Zustand Wasser von außen eindringen kann. Bei einem Druckanstieg über dem definierten Öffnungsdruck öffnet sich die Druckentlastungsklappe. Die Druckentlastungsklappe öffnet sich bevorzugt um eine Drehachse an ihrer unteren Kante. Der Öffnungswinkel beträgt weniger als 90°. Vorteilhaft werden die ausströmenden heißen Gase nach oben geführt ausgeleitet. Durch den Einsatz der seitlichen Druckentlastungsklappe wird die Sicherheit von Passanten erhöht, da die heißen Gase kontrolliert und gezielt in einem Winkel von weniger als 90° nach oben ausgeleitet werden können. Zudem besteht konstruktiv nicht die Gefahr, dass die Druckentlastungsklappe bedingt durch die explosionsartige Öffnung aus dem Funktionsgebäude ausreißt und damit Passanten gefährdet, die sich in unmittelbarer Nähe des Funktionsgebäudes befinden. Das Vorsehen der Druckentlastungsklappe seitlich an dem Funktionsgebäude ist insofern auch vorteilhaft, als hierdurch Dichtigkeitsprobleme, wie sie bei einer in der Dachfläche angeordneten Druckentlastungsklappe auftreten können, vermieden werden.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Druckentlastungsklappe bei Überschreiten eines bestimmten Drucks im Winkel von weniger als 60° zur Vertikalen öffnet.
  • Dies erlaubt das Ausleiten der heißen Gase kontrolliert und gezielt im 60° Winkel nach oben.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass Mittel zum Zurückhalten der Druckentlastungsklappe vorgesehen sind.
  • Die Mittel zum Zurückhalten der Druckentlastungsklappe können seitlich an der Druckentlastungsklappe angeordnete Führungsbleche sein. Vorteilhaft verhindern die Führungsbleche, dass seitlich heiße Gase austreten und ermöglichen eine strikte Führung des Gases, um Verletzungen an Passanten zu vermeiden. Die Führungsbleche können gebogene Langlöcher zur zusätzlichen Verbindung der Druckentlastungsklappen mit dem vertikalen Druckentlastungskanal aufweisen. Die Verbindung kann durch Verschraubung erfolgen. Vorteilhaft kann die Druckentlastungsklappe mit den Führungsblechen gegen Ausreißen beim explosionsartigen Öffnen geschützt werden. Zudem können die Langlöcher den Anschlag für den Öffnungswinkel der Druckentlastungsklappe bilden.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Umhausung Holz aufweist. Bevorzugt besteht die Umhausung gänzlich aus Holz.
  • Die Umhausung kann auf das Fundament aufgesetzt sein. Die Umhausung kann aus Vollholz bzw. einer Holzkonstruktion hergestellt sein. Die Umhausung kann kraftschlüssig mit dem Fundament über Gewindestäbe verbunden werden. Im Holz können dazu Taschen eingefräst werden in die die Gewindestangen über Unterlegscheiben und entsprechende Muttern verschraubt werden. Zwischen der Umhausung und dem Fundament kann ein Dichtband eingelegt werden, um das Eindringen von Insekten zu verhindern.
  • Die Wände der Umhausung können miteinander verschraubt sein. Notwendige Öffnungen können direkt ausgefräst oder konstruktiv gefertigt werden. Das Dach kann aus Vollholz hergestellt sein und kann über Holzverbinder und Gewindestangen mit den Wänden verbunden werden. Das Dach kann auch aus einem Stück Brettsperrholz bestehen. Es kann in einem Stück auf die Wände der Umhausung aufgelegt werden. Das notwendige Gefälle zum Regenablauf kann direkt in das Holz eingefräst werden. Vorteilhaft sind keine weiteren Aufbauten notwendig, um ein Gefälle herzustellen. Auf das gefräste Dachelement kann vollflächig eine Folie aufgeklebt werden. An den Seiten des Dachs können Aluprofile montiert werden, die eine Tropfkante bilden. Die Folie kann wiederum mit den Aluprofilen verklebt werden. Vorteilhaft kann das Dach dauerhaft mit der Folie abgedichtet werden.
  • Die Verwendung von Holz als Baumaterial für den Zwischenboden bzw. die Umhausung hat dabei die folgenden Vorteile. Holz ist ein elastischer Baustoff. Im Falle eines Druckanstiegs ist Holz deutlich elastischer als Beton und kann schadlos einen Druckanstieg überstehen. Beton hingegen ist sehr hart bzw. spröde und hat die Eigenschaft, am schwächsten Punkt zu reißen. Holz ist hygroskopisch und nimmt Feuchtigkeit auf und gibt diese wieder ab. Das sorgt für gleichmäßigere klimatische Bedingungen in dem Funktionsgebäude, die mit Technik bestückt sind. Vorteilhaft ist Holz ein schlechter Wärmeleiter. In Verbindung mit seiner hygroskopischen Eigenschaft wird Tauwasser verhindert, da der Taupunkt unterschritten wird. Dies wiederum trägt zur Betriebssicherheit der Stromschaltanlagen bei.
  • Vorteilhaft kann der CO2-Fußabdruck des Funktionsgebäudes bei der Verwendung von Holz als Baumaterial im Vergleich zu Funktionsgebäuden aus Beton erheblich reduziert werden. Eine CO2-Erspanis ergibt sich bedingt durch das geringere Gewicht bei dem Transport der Materialien zum Aufstellungsort.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass das Funktionsgebäude einen Zwischenboden aufweist, wobei die Stromschaltanlage auf dem Zwischenboden angeordnet ist, wobei der Zwischenboden Holz aufweist, wobei der Zwischenboden zusammen mit dem Fundament einen Hohlraum bildet, wobei der Hohlraum mit einem vertikalen Druckentlastungskanal in Fluidverbindung steht
  • Damit der in den Zwischenboden eingeleitete Druck kontrolliert nach außen entweichen kann, ist ein vertikaler Druckkanal an den Zwischenboden angeschlossen. Der vertikale Druckkanal ist beispielsweise aus Holz oder aus Metall gefertigt. Der obere Teil des vertikalen Druckentlastungskanals, der durch den von der Umhausung eingefassten Raum oberhalb des Zwischenbodens geführt wird, kann rundum gegenüber dem Raum geschlossen sein und an den Wänden der Umhausung verschraubt sein. Der vertikale Druckentlastungskanal ist bevorzugt zum Ende hin geschlossen damit der Druck nicht unkontrolliert im Raum entweichen kann. Der vertikale Druckentlastungskanal kann einen seitlichen Auslass nach außen im oberen Bereich aufweisen. Durch den seitlichen Auslass werden vorteilhaft Schwachstellen am Dach, die durch eine Ausleitung des heißen Gases über das Dach gegeben wären, vermieden.
  • In eine der Aufstellwände der Umhausung kann ein Ausschnitt für den vertikalen Druckkanal vorgesehen sein. Dieser Ausschnitt kann durch entsprechende Montageschienen an dem Druckkanal abgedichtet werden.
  • Das Fundament dient zur Durchführung von Kabel über entsprechende Kabeleinführungen an der Außenwand des Fundaments, die wasserdicht abgeschlossen sind. Das Fundament kann einen Keller mit Kellerwänden aufweisen. Das Fundament ist beispielsweise aus wasserundurchlässigen Stahlbeton hergestellt. Der Keller kann in Form einer Wanne ausgeprägt sein. Zur Befestigung von Tragelementen können in dem Fundament Ankerschienen eingegossen sein, die eine hohe Flexibilität bei der Befestigung von Tragelementen bieten. Auf dem Rand des Fundaments können Gewindehülsen befestigt, beispielsweise eingegossen sein, um über Gewindestangen, die in die Hülsen eingeschraubt werden, eine kraftschlüssige Verbindung mit der aufstehenden Umhausung herzustellen.
  • Der Zwischenboden besteht aus Holz. Der Zwischenboden ist von dem Fundament derart beabstandet, um einen Hohlraum zu bilden. Der Zwischenboden dient als Basis für die Stromschaltanlagen beispielsweise Mittelspannungsanlagen. Es hat sich bei Versuchen überraschenderweise herausgestellt, dass der Zwischenboden entgegen der gängigen Praxis nicht aus Stahlbeton bestehen muss, um den bei dem Lichtbogentest entstehenden Druck standzuhalten. Vorteilhaft fungiert die Kombination aus dem Fundament und dem Zwischenboden als Druckeinheit, wobei der Druck über den vertikalen Druckentlastungskanal nach außen geleitet werden kann. Dieses System kann bei allen Mittelspannungsanlagen genutzt werden, die sich nach unten entlasten, wobei die erforderliche Druckentlastung und Personensicherheit gewährleistet wird. Insbesondere kann das System bei nach untern geöffneten Mittelspannungsanlagen verwendet werden. Die Mittelspannungsanlage kann dabei kraftschlüssig beispielsweise mit Schrauben mit dem Zwischenboden verbunden werden. Der Zwischenboden kann Öffnungen für die Entlastung der Mittelspannungsanlagen aufweisen. Vorteilhaft wird im Falle eines Störlichtbogens der Druck nach unten aus der Mittelspannungsanlage abgeleitet. Das Entlasten des Drucks in dem Bedienerraum wird verhindert, wodurch der Personenschutz der Bediener in dem Funktionsgebäude erhöht wird. Die Umhausung auf dem Fundament ist nicht mehr druckrelevant und damit besteht die Möglichkeit, leichtere Aufbauten zu nutzen.
  • Die Stromschaltanlagen werden durch die Umhausung vor äußeren Einflüssen und unberechtigtem Zugriff geschützt. Der Druck wird durch den vertikalen Druckentlastungskanal nach außen geleitet. Diese Konstruktion ermöglicht es, dass die auf das Fundament platzierte Umhausung weniger stark auf Druckbeständigkeit ausgelegt sein muss. Vorteilhaft kann die Umhausung aus leichteren Materialien hergestellt werden. Eine Ausführung aus druckbeständigem Stahlbeton ist nicht notwendig. Vorteilhaft erfolgt die Druckentlastung kontrolliert durch den Hohlraum und den vertikalen Druckentlastungskanal.
  • Die Tür des Funktionsgebäudes kann aus Metall beispielsweise Aluminium oder Stahl ausgeführt sein und jeweils zwei Lüftungsgitter aufweisen. Die Lüftungsgitter ermöglichen eine passive Belüftung des Innenraums des Funktionsgebäudes. Die Tür kann dreifach verriegelt sein, um das Aufspringen der Tür im Falle eines Druckaufbaus im Innenraum zu verhindern.
  • Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass in dem Funktionsgebäude ein Transformator angeordnet ist.
  • Insbesondere bei der Ausgestaltung des Dachs aus einem Stück, kann dieses abgehoben werden, um einen besonders einfachen Austausch der Transformatoren beispielsweise bei einem Defekt zu ermöglichen. Vorteilhaft kann der Transformator mit einem Kran aufgestellt oder aufgenommen werden.
  • Es ist auch möglich, dass das Funktionsgebäude keinen Transformator bzw. einen Transformator in einem abgetrennten Bereich aufweist. Das Funktionsgebäude kann auch Wechsel- und/oder Gleichrichter beinhalten. Das Funktionsgebäude kann einen Energiespeicher zum Ausgleich von Netzschwankungen aufweisen.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass der Zwischenboden einen Mittelgang und mindestens ein Bodenelement aufweist, wobei der Mittelgang herausnehmbar ist, wobei die Schaltanlagen und/oder Transformatoren auf den Bodenelementen aufstellbar sind.
  • Der Zwischenboden kann beispielsweise aus zwei Massivholzplatten auf Maß gefertigt werden. Vorteilhaft wird damit eine hohe Dichtigkeit des Bodens gewährleistet und ein hohes Maß an Stabilität im Zwischenboden, sowohl von der Druckbelastung wie auch von der Belastung durch die Aufstellung von Stromschaltanlagen sichergestellt werden.
  • Der Zwischenboden mit dem Fundament bilden einen Druckraum, in den sich auf dem Zwischenboden aufgestellte Stromschaltanlagen entlasten. Der Zwischenboden wird aus Holz hergestellt. Hierbei wird der Zwischenboden in mehrere Elemente geteilt. Diese Elemente können ein oder mehrere Bodenelemente zum Aufstellen von Stromschaltanlagen und ein oder mehrere Elemente eines Mittelgangs umfassen. Der Mittelgang kann aus Holzverbundplatten bestehen und mittels Schraubverbindungen untereinander und seitlich an den Bodenelementen zur Aufstellung von Stromschaltanlagen lösbar verbunden werden. Beispielsweise kann der Mittelgang mit den Bodenelementen verschraubt werden.
  • Der Mittelgang kann aus mehreren hochstabilen Holzverbundplatten bestehen und ist vollständig herausnehmbar, um ein barrierearmes und servicefreundliches Arbeiten im Keller zu ermöglichen. Die Platten des Mittelgangs können links und rechts mit den Bodenelementen mittels Gewindeschraube und Einschlagmuttern verschraubt werden. Die Platten des Mittelgangs können auch miteinander an den Stoßkanten verschraubt werden.
  • Die Bodenelemente werden bevorzugt in einem Stück aus Holz hergestellt. In die Bodenelemente werden die Aussparungen für die Kabeleinführungen, die Bohrungen für die Befestigung der Stromschaltanlagen sowie die Aussparungen für die Druckentlastungen der Stromschaltanlagen passgenau eingefräst. Weist das Fundament einen Keller mit Kellerwänden auf, können die Bodenelemente mit dem Rand des Kellers abschließen. Die Bodenelemente können an diesem Rand auf Winkeleisen aufgestellt werden und von unten durch die Winkeleisen mit Schrauben verschraubt werden, um ein Abheben im Druckfall zu verhindern. Die Winkeleisen können wiederum über in die Kellerwände des Fundaments eingelassene Ankerschienen verschraubt und mit dem Fundament verbunden werden. Zum Mittelgang hin können die Bodenelemente in der Höhe der Platten des Mittelgangs ausgefräst sein. Damit wird ein ebener Übergang gewährleistet. Die Ausfräsung dient zudem als Dichtebene bei einem plötzlichen Druckanstieg und schafft eine schlüssige Verbindung.
  • Die Winkeleisen können durchgängig ausgestaltet sein und können an den Innenwänden des Fundaments über die Ankerschienen verschraubt werden. Zusätzlich können die Ankerschienen mit der Wand des Fundaments verklebt werden, um ein Hinterströmen der Winkeleisen zu vermeiden. Die Winkeleisen haben bevorzugt vorgebohrte Löcher im Schenkel für die entsprechende Verschraubung der aufliegenden Bodenelemente. Vorteilhaft wird ein Entweichen des Drucks zwischen Winkeleisen und Aufstellelemente konstruktiv verhindert.
  • Durch das Einbringen von Holzstützen, die am Fundament mit Ankerschienen und an der Decke des Zwischenbodens mit Holzverbindern verschraubt werden, kann ein Abheben des Zwischenbodens zusätzlich verhindert werden.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass im Bereich des Zwischenbodens ein Sensor angeordnet ist.
  • Insbesondere kann der Sensoren in dem Hohlraum zwischen dem Fundament und dem Zwischenboden angeordnet sein. Beispielsweise kann über den Sensor die Luftfeuchtigkeit, die Temperatur und/oder der Druck überwacht oder eintretendes Wasser oder austretendes Transformatorenöl erfasst werden. Es sind auch Sensoren zur Erfassung eines unberechtigten Betretens des Funktionsgebäudes denkbar. Im Fall von gasisolierten Schaltanlagen kann der Sensor zur Erfassung von austretendem Gas beispielsweise Schwefelhexafluorid ausgelegt sein. Die Daten der Sensoren können an eine Überwachungsstelle übertragen werden. Vorteilhaft kann mit Hilfe der Sensoren ein möglicher Störfall frühzeitig erkannt werden.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass zwischen dem Hohlraum und dem vertikalen Druckentlastungskanal ein perforiertes Metallblech angeordnet ist.
  • Dabei ist der vertikale Druckentlastungskanal mit dem Zwischenboden dicht verbunden. Der Teil des vertikalen Druckentlastungskanals unter dem Zwischenboden kann aus einem perforierten Metallblech, beispielsweise einem Lochblech oder einem Streckmetall bestehen. Vorteilhaft wird durch das perforierte Metallblech die Temperatur des unter Druck austretenden Gases bei einem Störlichtbogen reduziert. Teile, die bei der Entstehung des Störlichtbogens aus den Stromschaltanlagen herausgeschleudert werden, werden durch das perforierte Metallblech aufgefangen und zurückgehalten.
  • Der freie Querschnitt des perforierten Metallblechss ist bevorzugt mindestens doppelt so hoch wie der freie Querschnitt des vertikalen Druckentlastungskanals damit die heißen Gase ungehindert in den vertikalen Druckentlastungskanal entweichen können und der Druck im Zwischenboden gesenkt wird.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der vertikale Druckentlastungskanal über eine Druckentlastungsklappe mit dem Äußeren des Funktionsgebäudes verbunden ist.
  • Weiterhin ist es zur Erfindung gehörig, dass der vertikale Druckentlastungskanal ein Leitblech aufweist.
  • Durch das Leitblech kann der Druck im vertikalen Druckentlastungskanal auf die Druckentlastungsklappe umgeleitet werden. Insbesondere kann der Druck seitlich von dem Dach weggelenkt werden, um eine Beschädigung des Dachs durch Staudruck zu verhindern. Das Leitblech kann halbrund ausgestaltet sein und im oberen Bereich des vertikalen Druckentlastungskanals mit diesem verbunden sein.
  • Schließlich ist es auch vorteilhaft, dass das Funktionsgebäude mindestens eine Ladesäule für ein Elektrofahrzeug aufweist.
  • Dies kann sowohl eine Ladesäule für einen Pkw sein als auch eine Ladesäule für einen Lkw. Die Kombination einer Ladesäule mit einem Funktionsgebäude, in das ein Transformator integriert ist, ist in technischer Hinsicht vorteilhaft. Vorzugsweise kann die mindestens eine Ladesäule an der Außenseite des Funktionsgebäudes angeordnet sein.
  • Das Funktionsgebäude verfügt vorzugsweise über einen Betonkeller. Die Ladesäule wird vorzugsweise auf den Betonkeller des Funktionsgebäudes montiert und die Verkabelung der Ladesäule kann bereits bei Anlieferung des Funktionsgebäudes komplett vorinstalliert sein, was die Installation von Ladesäulen wesentlich beschleunigt.
  • Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen
    • Fig. 1
    einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Funktionsgebäude,
    Fig. 2
    den Schnitt X-X durch das erfindungsgemäße Funktionsgebäude aus Fig. 1,
    Fig. 3
    den Schnitt Y-Y durch das erfindungsgemäße Funktionsgebäude aus Fig. 1
    Fig. 4
    die Druckentwicklung in dem Funktionsgebäude im Falle eines Störlichtbogens,
    Fig. 5
    ein erfindungsgemäßes Funktionsgebäude mit Ladesäulen,
    Fig. 6a und Fig. 6b
    den Druckentlastungskanal mit der Druckentlastungsklappe in perspektivischer Ansicht und in geschnittener Darstellung.
  • Die Figuren 1 bis 3 zeigen ein Funktionsgebäude für Stromschaltanlagen. Insbesondere zeigen die Figuren eine Trafostation für eine Mittelspannungsanlage.
  • Das Funktionsgebäude weist ein Fundament 9 auf. Das Fundament 9 besteht aus einem Betonsockel mit einem Keller. In dem Fundament 9 können abdichtbare Öffnungen für Zuleitungen vorgesehen sein. Das Fundament 9 kann aus einem wasserdichten Stahlbeton bestehen.
  • Über dem Fundament 9 ist ein Zwischenboden 3 angeordnet. Der Zwischenboden 3 kann über Winkel mit dem Fundament 9 verschraubt sein. Der Zwischenboden 3 kann einteilig oder mehrteilig aufgebaut sein. Der Zwischenboden 3 ist aus Holz hergestellt. Der Zwischenboden 3 kann einen entnehmbaren Mittelgang und ein Bodenelement zur Aufnahme von Stromschaltanlagen 1 aufweisen. Die Stromschaltanlagen 1 können Mittelspannungsanlagen sein.
  • Die Stromschaltanlagen 1 sind durch eine Umhausung mit Wänden 7 und einer Decke 8 vor äußeren Einflüssen geschützt. Die Umhausung besteht aus Vollholz oder einer Holzkonstruktion.
  • Das Fundament 9 und der Zwischenboden 3 bilden einen Hohlraum 2 als Druckeinheit. Im Fall eines Störlichtbogens wird der Druck über den Hohlraum 2 abgeleitet. Die Strömungsrichtung der Gase wird dabei mit Pfeilen angedeutet. Der Hohlraum 2 ist über ein perforiertes Metallblech 4 mit einem vertikalen Druckentlastungskanal 5 verbunden. Der vertikale Druckentlastungskanal 5 ist mit einer Wand 7 der Umhausung verbunden.
  • Am oberen Ende des vertikalen Druckentlastungskanals 5 ist ein halbrundes Leitblech angeordnet. Das halbrunde Leitblech leitet den Druck durch eine Druckentlastungsklappe 6 nach außen. Die Druckentlastungsklappe 6 ist seitlich an dem vertikalen Druckentlastungskanal 5 angeordnet. Die Druckentlastungsklappe 6 öffnet sich bei einem Druckanstieg in einem Winkel von 60° zur Vertikalen. Im Normalbetrieb kann die
  • Druckentlastungsklappe 6 durch Magnete oder Federn geschlossen gehalten werden.
  • Fig. 4 zeigt die Druckentwicklung in dem erfindungsgemäßen Funktionsgebäude im Falle eines Störlichtbogens, wobei von oben nach unten
    • der Druckverlauf in dem Messfeld,
    • der Druckverlauf im Boden des Funktionsgebäudes,
    • der Druckverlauf im Druckkanal des Funktionsgebäudes und
    • der Druckverlauf im Bedienerraum des Funktionsgebäudes
    jeweils über eine Sekunde dargestellt ist.
  • Es ist zu erkennen, dass nach Öffnen der Druckentlastungsklappe (Pfeil) der Druck schnell abgebaut wird und vor allem, dass im Bedienerraum der Druck überhaupt nicht ansteigt.
  • Fig. 5 zeigt die Integration von Ladesäulen 8 in das Funktionsgebäude. Hier werden zwei Ladesäulen seitlich neben dem Funktionsgebäude angeordnet, die auf den Betonkeller 9 des Funktionsgebäudes montiert sind. Die Verkabelung der Ladesäulen 8 kann bereits bei Anlieferung des Funktionsgebäudes komplett vorinstalliert sein, was die Installation der Ladesäulen deutlich beschleunigt.
  • Die Fig. 6 und 6a zeigen den Druckentlastungskanal 5 und die Druckentlastungsklappe 6. Es ist deutlich zu erkennen, daß am unteren Ende des Druckentlastungskanals 5 ein perforiertes Metallblech 4 angeordnet ist, das den Eintritt von Teilen einer das Gittermaß übersteigenden Größe in den Druckentlastungskanal 5 verhindert. Der Druckentlastungskanal 5 führt senkrecht nach oben. Am oberen Ende des Druckentlastungskanals 5 ist seitlich an diesem die Druckentlastungsklappe 5 angeordnet, die bei einem bestimmten Druck an der Seite des Funktionsgebäudes nach oben in einem Winkel von ca. 60° öffnet und den Druck an die Umgebung ableitet.

Claims (11)

  1. Funktionsgebäude für Stromschaltanlagen 1, wobei das Funktionsgebäude ein Fundament 9 und eine Umhausung mit Wänden 7 und einer Decke 8 aufweist, innerhalb welcher die Leitungsanschlüsse und die Stromschaltanlagen 1 angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein vertikaler Druckentlastungskanal 5 über eine Druckentlastungsklappe 6 mit dem Äußeren des Funktionsgebäudes verbunden ist, wobei die Druckentlastungsklappe 6 bei Überschreiten eines bestimmten Drucks im Winkel von weniger als 90° zur Vertikalen öffnet.
  2. Funktionsgebäude gemäß Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckentlastungsklappe 6 bei Überschreiten eines bestimmten Drucks im Winkel von weniger als 60° zur Vertikalen öffnet.
  3. Funktionsgebäude gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Zurückhalten der Druckentlastungsklappe 6 vorgesehen sind.
  4. Funktionsgebäude gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhausung Holz aufweist.
  5. Funktionsgebäude gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsgebäude einen Zwischenboden 3 aufweist, wobei die Stromschaltanlage 1 auf dem Zwischenboden 3 angeordnet ist, wobei der Zwischenboden 3 Holz aufweist, wobei der Zwischenboden 3 zusammen mit dem Fundament 9 einen Hohlraum 2 bildet, wobei der Hohlraum 2 mit einem vertikalen Druckentlastungskanal 5 in Fluidverbindung steht.
  6. Funktionsgebäude gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Funktionsgebäude ein Transformator angeordnet ist.
  7. Funktionsgebäude gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenboden 3 einen Mittelgang und mindestens ein Bodenelement aufweist, wobei der Mittelgang herausnehmbar ist, wobei die Stromschaltanlagen 1 und/oder Transformatoren auf den Bodenelementen aufstellbar sind.
  8. Funktionsgebäude gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Zwischenbodens 3 ein Sensor angeordnet ist.
  9. Funktionsgebäude gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Hohlraum 2 und dem vertikalen Druckentlastungskanal 5 ein perforiertes Metallblech angeordnet ist.
  10. Funktionsgebäude gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vertikale Druckentlastungskanal 5 ein Leitblech aufweist.
  11. Funktionsgebäude gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Funktionsgebäude mindestens eine Ladesäule 8 für ein Elektrofahrzeug aufweist.
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